橡胶管的种类大全及未来发展方向

胶管工艺进展的推动力来自应用要求和环保要求的不断提高。应用要求主要包括环境温度、压力、弯曲半径、输送介质、脉冲寿命、胶管内径等。环保要求主要涉及汽车工业，包括介质的渗透性、废气排放、介质（如燃油和制冷剂）的变化；机械设备领域也存在液压流体的变化，如可生物降解液压流体的出现。

从总体上看，胶管的基本结构没有明显变化，因此加工工艺和设备也相应地没有本质的变化。但是，为了适应某一或某些要求，具体的胶管结构也有适当的调整，如层数的增加和钢丝或纤维铺放状态的变化，从而对加工机械也做了一系列相应的调整。

变化最大的是原材料，尤其是在汽车用胶管中。许多传统上使用的通用橡胶材料已不能适应变化了的应用要求和环保要求，一些特种橡胶如硅橡胶、氟橡胶、乙烯乙酸乙酯共聚物、氢化丁腈橡胶等，愈来愈多地被采用；具有防渗透性能的热塑性塑料也作为一种额外层加入胶管结构中。芳酰胺纤维也开始愈来愈多地用于汽车用胶管、飞机用胶管和其他胶管中。应该说，在过去30 多年

时间里，材料的探索和研究，不仅是橡胶材料，还包括配合剂和增强材料，一直在进行着，并且取得了丰硕的成果，基本上达到了与应用要求和环保要求同步发展的程度。

1 汽车用胶管

20 世纪70 年代，汽车燃油胶管所面临的问题主要是酸性汽油。当时，燃油胶

管主要使用丁腈橡胶，而酸性汽油所产生的过氧化氢对丁腈橡胶具有强烈的腐蚀作用，尤其是在高温下。因此，拜耳和宝兰山公司相继采用向丁腈橡胶中添加防老剂和生产结合防老剂丁腈橡胶等方法来解决这个问题，并且取得了一定的效果。

从1990 年开始，汽车所面临的问题已不是酸性汽油的问题，而主要是空气污染和大气臭氧层破坏的问题。为此，制定了京都议定书，各国相继采取了一系列相应的措施。2006年10月，EURO4欧洲排放标准生效。

2006年12月末，欧盟议会批准了新的更严格的汽车排放法一EuR05该法

将于

2009年9月1日生效，但对通用体育运动车、救护车、残疾人用车和公共服务用车有 3 年过渡期，将于

2012年9月生效。该法还包括EURO6对柴油汽车的氧化氮（NOx排放提出了更严格的要求，将于2014 年生效。

EURO5将强制所有新的柴油汽车从2011年开始安装微粒过滤器，使微粒排放达到汽油汽车的水平。EURO5允许柴油汽车的NOx排放量最高250mg/km, 为汽油汽车的5倍。

到2014年EURO6生效时，柴油汽车的NOx排放量将降低到汽油汽车的

3. 5倍，最终达到80mg/km,稍高于汽油汽车的70mg/km。

美国加利福尼亚等卅I的防污染标准比EURO6更严格。美国于2006年提出了部分零排放汽车的要求。

这些法规的制定,使汽车制造厂对汽车的各个系统进行了一系列相应的改进和增加,从而迫使胶管生产厂采用新的材料和结构,以适应汽车制造厂的要求。

1.1 生物柴油胶管

2001 年,欧盟一致同意支持使用生物燃料,其战略目标是,到20年普通燃料的20%将由生物燃料取代，以便减少二氧化碳（C02的排放和减少对进口天然燃料的依赖。美国最近也提倡采用生物燃料。所谓生物燃料,系指由生物物质（植物或动物基可生物降解的物质）生产的液体或气体燃料,目前主要指生物柴油。生物柴油可归类为脂肪酸甲酯（FAME）。

FAME是一种长链脂肪酸的单烷基酯的混合物，是植物油或动物脂肪（三酸甘油酯）与甲醇或乙醇相反应而形成的酯（生物柴由）。现在,一般说来,欧洲使用油菜籽油生产油菜籽油甲酯（RME）,而美国则使用豆油生产豆油甲酯（SME。

生物柴油可以纯的（100%）生物柴油（B100））JI以使用，如德国和奥地利，也可与天然柴油混合使用（如B20,为20%生物柴油与80%天然柴油的混合物）。

美国现在使用的主要是E85生物柴油，由85%乙醇与15%汽油混合而成。美国最近已经制定了提高车用可再生燃料的标准，规定2007 年美国境内出售的汽车燃料总量的

4．07% （

213．7亿升）必须来自再生资源，到20 1 2年将增加到314亿升。美国现在

有100多家生产乙醇燃料的工厂，乙醇燃料的原材料主要是玉米。预计2008年将消耗大约1-3 亿吨玉米，相当于美国全国产量的一半。

在温度、空气和水的作用下，生物柴油会降解，降解产物对橡胶材料有很强的腐蚀作用。

燃油胶管，除了要求耐高温性能之外，还要求耐燃油性能和耐燃油渗透性能。现在，燃油胶管所使用的橡胶材料主要是氯醇橡胶（ECO、）丙烯酸酯橡胶（ACM）和氢化丁腈橡胶（HNBR）取代了丁腈橡胶（NBR）内胶层）和氯丁橡胶（CR）外胶层）。这些橡胶可耐150C温度。最近，瑞翁公司开发出了一种丙烯酸橡胶NipolAR,可耐175C温度。现在，氟橡胶已广泛用于汽车燃油胶管，主要是因

为其耐燃油，尤其是耐生物柴油，以及耐燃油渗透性能。

但是,考虑到氟橡胶价格昂贵,为降低成本,氟橡胶只作为内衬层,通过共挤出方法或其他方法附加到燃油胶管的内胶层内侧上。氟橡胶内衬很薄,一般为

0．2—

0．7ram。

为了适应汽车的需要，杜邦公司开发出了新的先进聚合物结构” （APA工艺,生产一种过氧化物硫化（亦称加成硫化）特种氟橡胶,用于汽车生物柴油胶管和涡轮增压器胶管。达因昂公司也开发出了一种新工艺,生产过氧化物硫化氟橡胶,其耐生物柴油性能优于普通氟橡胶。

达纳和尼塔摩尔公司采用聚乙烯萘二甲酸酯（PBN生产燃油箱内和燃油输送系统用软管。

这是一种多层结构软管，由尼龙12内衬层、粘合层、PBN中间层、粘合层和尼龙12 外覆层构成，具有良好的耐燃油渗透性，据称，在渗透性、静电放电、重量和成本方面优于氟橡胶多层软管。

1.2 涡轮增压器用胶管

近年来，涡轮增压柴油汽车在不断增加。在欧洲，2003 年装配涡轮增压器的柴油机占柴油机的12％，预计到2008 年增加到60％以上。涡轮增压发动机是利

用废气驱动气泵，压缩环境空气进入气缸，使燃油充分燃烧，提高发动机的功率输出。空气在压缩机与发动机之间需要冷却，以增加空气的密度，使之含有更多的氧气。高温侧的压缩空气非常热，正常为210C，峰值为230C，即

使冷却器外侧的温度也为160C，峰值180 C。

涡轮增压器胶管的结构是内衬层、防渗透层、内胶层、增强层和外胶层。高温侧胶管的内衬层一般使用氟橡胶或氟硅橡胶，外胶层使用硅橡胶，增强层则开始使用芳酰胺纤维。有些汽车的涡轮增压器胶管也使用乙烯乙酸乙酯共聚物。乙烯乙酸乙酯共聚物能耐180C，硅橡胶则为250C，阿文公司开发的一种新材料能耐230C，填补了二者之间的空白。

1.3 空调系统用胶管

欧洲关于氢氟碳排放的环保法规将在2008年生效，要求汽车制造厂在2008 年以后装配低排放的空调系统，目标是将现在的排放量减少90％。制冷剂从氟

里昂12转变为四氟乙烷R134a目的是消除氯排放对大气层的影响。现在将面临新的变化。欧洲预计从2011年开始依法装配CO2制冷剂空调系统。使用CO2 制冷剂，汽车空调系统会工作地更有效、更环保，可使氢氟碳排放减少99％。

据预计，第一个CO2冷剂空调系统模型车将是下一代BMW7系列（2007年），下一代梅赛德斯一奔驰E级和奥迪A8型汽车将在2009年装配。

在CO2制冷剂空调系统中，条件的变化和CO2密度的剧减，会引起爆破性分解，从而损坏聚合物材料，因此要求对胶管进行专门设计。德国大陆公司开发出一种CO2制冷剂空凋胶管，其结构是防CO2渗透层、弹性体内胶层、芳酰

胺纤维增强层和弹性体外胶层。弹性体层使用EPDM,防渗透层和内胶层应耐制冷剂用油。

这种胶管，低压侧的渗透速率为

0. 21g/ y，高压侧为

0. 79g/y，而汽车工业目前要求的渗透速率为1g/y。

CO2制冷剂空调系统要求使用新的压缩机，其压力为目前使用压缩机的6-9 倍。因此，这种胶管的最大难题是必须开发在14MPa以上压力下仍保持密封的管接头，

以防止在管接头处出现泄漏。

1.4 选择性催化降低排放系统用胶管

为了改进目前所使用的发动机以适应现在和将来的柴油机废气排放的要求，开发出了一种选择性催化降低排放系统（SCR。）这种系统使用脲溶液协助将氧化氮（NOx）转化为蒸汽和氮。

将来的载重车将装配一个单独的贮罐，盛装脲溶液，通过一胶管管路将其计量泵人催化剂注射系统。这种系统可使NOx和烃排放量减少至少80%，微粒排放量减少至少40%，从而使NOx排放量降低到EURO# 1规定的

3. 5g／kWh 以下。

脲溶液贮罐与泵之间的胶管可加热，胶管和介质同时加热，以防溶液冻结（脲的冻结点为一l

1. 5C）。

这种胶管的结构是，防渗透层、EPD M内胶层、纤维增强层和埋置有电热线的EPDM外胶层。

装配这种系统的大多数载重车制造厂已符合EURO5的要求。欧洲的Renault、沃尔沃、EvoBus和戴姆勒一克莱斯勒已装配这种系统，美国的福特等汽车制造厂正在试验这一技术。在欧洲，这种系统在商用车辆和大客车中将愈来愈普及。

1.5 车体灵活控制装置用胶管

国外开发出一种车体灵活控制装置，用于减小拐弯时车体倾斜，以保持车辆平衡。在这种装置中有一个整体液压系统，液压流体相当热，并且压力呈脉动状态，对胶管的要求非常苛刻。戴姆勒一克莱斯勒公司已经使用这种装置，BMW 汽车也有类似装置。这是高档轿车的一个重大趋势，并且逐渐向中档轿车推广。这是胶管在汽车中的一个新应用。

1.6 防渗透胶管

汽车对大气的污染，除了废气排放，就是燃油、制冷剂和其他流体向大气中的渗

透。因此，汽车燃油系统、空调系统和其他一些系统用的胶管一般都带有防渗透层。这已成为这些胶管的普遍结构形式。

燃油胶管一般以氟橡胶作为内衬，处于内胶层的内侧，一是为了耐燃油，二是为了防燃油渗透。R134a制冷剂空调胶管，防渗透层一般为热塑性塑料，处于两层弹性体内胶层之间。

涡轮增压器胶管和选择性催化降低排放系统用胶管也有防渗透层，已如前述。

1.7 供应整个管线系统

国外汽车用胶管生产公司，自20世纪80 年代初开始，从只向汽车制造厂供应胶管逐渐转变为供应整个管线系统，用德国大陆公司的话说，“向大众汽车出售l2 米胶管的日子已经一去不复返了”。他们认为，胶管虽然是汽车不同系统的一个重要部件，但却是一种低价值的产品；供应装配有胶管的燃油管线系统、空调管线系统和动力转向管线系统等，能提高利润，也方便汽车制造厂的装配。

例如，2002年，欧洲汽车用胶管销售额中，燃油管线系统 5 亿欧元，其中燃油胶管

1．6亿欧元，占32％；空调管线系统6-3亿欧元，其中空调胶管

0．9 亿欧元，占

14．29％。北美汽车用胶管销售额中，燃油管线系统6 亿美元，其中燃油胶管

1．92 亿美元，占32％；空调管线系统8亿美元，其中空调胶管

1．44 亿美元，占18％。亚洲汽车用胶管销售额中，燃油管线系统

3．6 亿美元，其中燃油胶管

1．2 亿美元，占

33．33％；空调管线系统6 亿美元，其中空调胶管

0．96 亿美元，占l6％。

这种转变，不只是公司机构设置的问题，其中也包含着工艺的完善。

2 其他用途胶管

2.1 液压胶管

近些年来，设备制造厂对液压胶管有一些新的要求，其中有:

(1) 设备如工程机械制造厂正试图把更多的部件组装在更小的空间中，因此要求胶管的弯曲半径愈来愈小，而预期使用寿命则愈来愈长。

(2) 液压流体出现了一些变化，可生物降解流体已开始使用，因此要求胶管能够承受更具腐蚀性的可生物降解流体。

(3) 由于胶管在工程机械上大多安装在前后的暴露部位，因此外胶层具有更好耐磨性能的胶管愈来愈普及。

近年来，致密型钢丝编织液压胶管的使用愈来愈多，因此已被编制到标准

SAE100R1押100R17中。其实，这种类型胶管早在1970年代就已由艾罗奎普公司商品化生产，其牌号是FC310H—Paa据报道，这种致密型钢丝编织结构与普通编织结构的不同之处是，钢丝股交叉处的空间为钢丝所充满，从而一层编织层的强度就相当于两层普通编织层(SAE100R2，) 而且其编织层的外径和整个胶管的外径就相对较小，不但胶管重量较轻，而且弯曲半径较小，更适合于在

较小的空间装配。SAE100R2与100R16和100R17胶管外径

和最小弯曲半径的比较见表1。

现在，为适应最小弯曲半径的要求，许多公司都在生产这种致密型钢丝编织胶管。例如，奥地利山姆普瑞特公司已生产符合SAE100R16和100R17的胶管。10 0R16的最大工作压力因内径大小而异，而100R17则不分内径大小均为

21MPa,二者的编织层数根据设计可为一层或两层。山姆普瑞特公司的SAE100R16交管为两层钢丝编织结构；而100R17胶管，内径在1/2英寸以下的为一层钢丝编织结构，内径在5／8 英寸以上的为两

层钢丝编织结构。

2.2 海上浮式输油胶管

海上输油胶管分为海底输油胶管、水下半浮式输油胶管和水面全浮式输油胶管。